Листовой индекс (ЛИ) - это соотношение площади всей листвы растения к площади земли, занимаемой растением. К примеру, на площади в 1 квадратный метр растёт куст растения общая площадь всех листьев которого при подсчёте составит 4 квадратных метра. Таким образом, листовой индекс будет равен 4. Индекс листовой поверхности - это показатель, позволяющий рассчитать оптимальную плотность посадки растений на участке.
Каковы листовые индексы разных растительных сообществ? В хвойных лесах он может достигать 28, на лугах - до 30, в степях снижается до 2,5.
Зачем его вообще считать, почему важен этот показатель? Дело в том, что он является мерой фотосинтезирующей биомассы. Чем выше индекс, тем более полно используется солнечный свет на этой территории. Хвойные леса из ели - тёмные, сумрачные, весь солнечный свет перехвачен еловыми иголками. Но в подстилке даже такого леса можно найти растения типа кислицы, которые хорошо живут при минимальном потоке солнечного света.
Для сельского хозяйства высчитали, что максимальная чистая продукция соответствует листовому индексу, близкому к 4, т. е. когда площадь освещённых листьев в 4 раза больше площади, занятой растениями.
Хотя максимум валовой продукции достигается при листовом индексе 8-10. Разница между чистой и валовой продукцией в том, что для сельского хозяйства пользой считается только наросшая биомасса, а в лесном и парковом деле, например, продукция - это и кислород, вырабатываемый лесом. И вот эта совокупная продуктивность (дыхание растения плюс рост биомассы) лучше всего происходит при индексе в 10 единиц.
Если листовой индекс ниже 4, то возникают неприятные последствия для роста растений. Дело в том, что в летний период листовой индекс показывает, будет ли перегреваться земля под растениями. Если индекс 4-5, то солнечный свет весь перехватывается зелёной массой и до земли не доходят жаркие лучи.
Если же листовой индекс низкий 1 - 2, то солнечные лучи сквозь такие редкие листья проникают до земли, нагревают её. Образуются несколько неприятных последствий.
Во-первых, сильно испаряется влага, и земля пересушивается.
Во-вторых, перегретая земля на определённую глубину «стерилизуется» под воздействием ультрафиалета и простого перегрева. Гибнут микроорганизмы, для которых тепловой коридор превышен, «животинки» покрупнее, живущие, уходят поглубже. А в итоге нарушается питание почвы за счёт деятельности полезных микроорганизмов.
И, в-третьих, отражённый от земли свет и тепло поднимается и сильно нагревает нижнюю часть листьев растений, что в итоге ведёт к приостановке процессов наращивания биомассы. И получается, что света много, а растение не может его использовать, так как «замирает».
Солнечная энергия имеет не только положительное значение, но и отрицательное. Попадая на открытую почву, она поглощается, подобно случаю с абсолютно чёрным телом (АЧТ). Установлено, что чернозёмные почвы очень близки к АЧТ по их поглотительным свойствам. В солнечный день вследствие такого высокого поглощения открытая поверхность почвы нагревается до 70 град. Цельсия. При этом, около 97 % накопленной энергии излучается почвой обратно в космическое пространство в инфракрасном диапазоне волн в виде тепловой энергии, и только до 3 % идёт на нагрев нижних слоёв почвы.
С помощью листьев, усиленно испаряя воду, растение может противостоять тепловому стрессу. Эта способность растений удивительна, могут понизить температуру на 8 - 10 градусов. Но какой ценой (!)- уменьшением влаги в самом растении в самый важный момент развития растения и заложения урожая.
От снижения ЛИ с оптимального 4 до 1,1 - 1,2 урожай снижается вчетверо; на участках с сопоставимым ЛИ в засушливые годы урожай снижается только на 25%. От нас зависит урожай в разы, а от погоды только на четверть! Воистину, «У природы не плохой погоды».
1. Если желаем получить максимальный урожай - нужно достичь листового индекса не ниже 4.
2. Довольно большая часть огородных растений не дают такого листового индекса. И достичь его можно, только если делать смешанные посадки, например, схема посадки: кукуруза, по ней вьющуюся фасоль и внизу тыкву, покрывающую листьями всю землю.
4. Сорняки, растущие на участке, не всегда являются бедой или конкурентом, выращиваемым нами растениям. Часто они вместе создают нужный листовой индекс и, к удивлению хозяина, в бурных зарослях «сорняков» часто урожай лучше, чем на прополотой раскалённой чистой земле.
5. При низком ЛИ закрывать землю: использовать мульчу, это и охрана растений от перегрева, сохранение влаги в почве и удобрение.
В естественных условиях факторы внешней среды действуют совместно. Поэтому газообмен растения отражает взаимодействие всех внутренних и внешних факторов. Согласно концепции лимитирующих факторов Г. Блэкмана (196_). ИФ лимитируется тем фактором или процессом, который в данных условиях протекает с наименьшей скоростью, однако некоторое влияние оказывают и остальные факторы. Например, с повышением освещенности оптимальная и максимальная температуры видимого фотосинтеза повышаются на несколько градусов. Для растений это выгодно, так как сильное освещение всегда связано с нагревом листа. Если оно е конце концов приводит к перегреву (или к затруднению водоснабжения, то свет уже перестает быть фактором, определяющим фотосинтез, и ИФ снижается. Поэтому в етественных условиях в дневных ходах фотосинтеза получаются не кривые светового насыщения, как в лабораторных опытах, а кривые с оптимумом.
Аналогичным образом взаимолействуют свет н СО 2 . При повышении концентрации последнего радиация, при которой КПД фотосинтеза достигает максимума, также должна увеличиться, что следует иметь в виду при обогащении воздуха СО 2 в теплицах в зимний период. Хотя концепция лимитирующих факторов полезна в качестве первого приближения к решению вопроса, в природе обычно наблюдается взаимодействие факторов среды, не учитываемое этой концепцией. Например, стрессовые факторы (засуха, жара или холод) в сочетании с варьирующей концентрацией СО 2 и О 2 могут влиять на скорость фотосинтеза при интенсивностях света, сильно лимитирующих фотосинтез. Это явно противоречит теории лимитирующих факторов, так как в данном случае фотосинтез уже сильно ограничен светом. Подобный тип взаимодействия можно понять, принимая во внимание. что ИФ при лимитирующеи освещенности определяется не только пропускной способностью самого медленного этапа, но и его эффективностью.
Посевы и насаждения как фотосинтезирующие системы
Индекс листовой поверхности (илп)
Различают критическое (минимальное) и оптимальное (при которой поглощается максимально возможное в данных условиях количество (90-95 %) падающей радиации и достигается наибольшая скорость накопления биомассы ) значения ИЛП. После достижения критического значения ИЛП дальнейшее увеличение площади листьев не приводит к существенному увеличению скорости роста посева (СРП), а в посевах, характеризующихся формированием оптимального ИЛП, она даже снижается. Таким образом, зависимость скорости накопления биомассы посева от ИЛП в первом случае характеризуется параболой с выходом на плато при критическом значении ИЛП , а во втором колоколообразной кривой с максимумом при оптимальном значении ИЛП .
Критическое значение ИЛП, равное 4-7 , характерно для посевов зерновых, зернобобовых культур, сахарной свеклы и других, причем более высокие значения отмечены для посевов с эректоидным расположением верхних листьев в благоприятных условиях выращивания. Оптимальный ИЛП достигается в посевах капусты кормовой, некоторых трав .
Основной причиной различной зависимости скорости накопления биомассы в посеве от ИЛП в указанных случаях являются особенности изменения дыхания посевов по мере увеличения площади листьев. В первом случае оно увеличивается только до определенного значения ИЛП равного критическому, а затем, как и видимый фотосинтез посева, выходит на плато. Во втором случае дыхание возрастает по мере увеличения листового индекса линейно .
При хороших условиях выращивания величина оптимального ИЛП того или иного сорта определяется его приспособленностью к режиму ФАР данной территории . Если формирование оптимального значения ИЛП совпадает по времени с максимальными значениями приходящей на посев ФАР, достигается наивысшая фотосинтетическая продуктивность и эффективность использования ФАР. В противном случае значительное количество солнечной энергии расходуется неэффективно (рис.). Поскольку при этом формирование урожая лимитируется каким-либо фактором, вопрос об оптимальном ИЛП должен решаться опытным путем .
Так, для селекции яровой пшеницы в степной части Поволжья В. А. Кумаков (1975) обосновал вывод о бесперспективности увеличения ИЛП в сравнении с районированными сортами.
Для каждого комплекса условий у одного и того же сорта и вида растений может быть свой оптимальный график формирования площади листьев. С площадью листьев у ряда культур наиболее тесно коррелирует урожайность . Однако отмечены случаи отсутствия корреляций между указанными параметрами, особенно при сильном загущении посевов и избыточных дозах азотных удобрений . Это объясняется тем, что урожайность растет не всегда наравне с увеличением площади листьев и биомассы, а только при увеличении их до определенных величин , после чего рост ее прекращается. Вместе с тем высокоинтенсивный сорт Безостая 1 не снижает выхода зерна при накоплении биомассы 16-18 т/та , а у менее продуктивных сортов выход зерна снижается уже при накоплении биомассы около 10 т/га.
Индекс листовой поверхности это показатель, который позволяет рассчитать оптимальную плотность посадки растений на участке.
Оказывается, что листовой индекс для хорошего роста должен находиться в коридоре ни ниже, ни выше определенного значения.
Давайте разберемся как это работает. Листовой индекс это соотношение площади всей “листвы” растения к площади земли, занимаемой растением. К примеру на площади в 1 квадратный метр растет куст растения общая площадь всех листьев которого при подсчете составит 4 квадратных метра. Таким образом листовой индекс будет равен 4. Все очень просто.
Каковы листовые индексы разных растительных сообществ? В хвойных лесах он может достигать 28, на лугах — до 30, в степях снижается до 2,5 (Greyger, 1964).
Зачем его вообще считать, почему важен этот показатель? Дело в том, что он является мерой фотосинтезирующей биомассы . Чем выше индекс тем более полно используется солнечный свет на этой территории. Хвойные леса из ели — темные, сумрачные, весь солнечный свет перехвачен еловыми иголками. Но в подстилке даже такого леса можно найти растения типа , которые хорошо живут при минимальном потоке солнечного света.
Для промышленного сельского хозяйства высчитали, что максимальная чистая продукция соответствует листовому индексу, близкому к 4 (т. е. когда площадь освещенных листьев в 4 раза больше площади, занятой растениями).
Хотя максимум валовой продукции достигается при листовом индексе 8 – 10. Разница между чистой и валовой продукцией в том, что для сельского хозяйства пользой считается только наросшая биомасса, а в лесном и парковом деле, например продукция – это и кислород вырабатываемый лесом. И вот эта совокупная продуктивность (дыхание растения + рост биомассы) лучше всего происходит при индексе в 10 единиц.
Если листовой индекс ниже 4, то возн икают неприятные последствия для роста растений. Дело в том, что в летний период листовой индекс показывает будет ли перегреваться земля под растениями. Если индекс 4-5, то солнечный свет весь перехватывается зеленой массой и до земли не доходят жарки лучи.
Если же листовой индекс низкий 1-2, то солнечные лучи сквозь такие редкие листья проникают до земли, нагревают ее. Образуются несколько неприятных последствий. Во первых сильно испаряется влага, и земля пересушивается, т.е. чем ниже листовой индекс тем чаще придется поливать участок. Во вторых, перегретая земля на определенную глубину “стерилизуется” под воздействием ультрафиалета и простого перегрева. Гибнут микроорганизмы для которых тепловой коридор первышен, “животинки” покрупнее, живущие уходят поглубже. А в итоге нарушается питание почвы, за счет деятельности полезных микроорганизмов. И в третьих, отраженный от земли свет и тепло поднимается и сильно нагревает нижнюю часть листьев растений, что в итоге ведет к приостановке процессов наращивания биомассы. И получается, что света много, а растение не может его использовать, так как “замирает”.
Подведем некоторые итоги:
1. Если желаем получить максимальный урожай – нужно достичь листовой индекс не ниже 4.
2. Довольно большая часть огородных растений не дают такого листового индекса. И достичь его можно только если делать смешанные посадки . (Известная, но редко используемая схема: Кукурузу, по ней вьющуюся фасоль и внизу тыкву, покрывающую листьями всю землю)
4. Сорняки растущие на участке не всегда являются бедой или конкурентом выращиваемым нами растениям. Часто они вместе создают нужный листовой индекс и к удивлению хозяина в бурных зарослях “сорняков” часто урожай лучше чем на прополотой раскаленной чистой земле.
Связанные записи: